6.2 Contrôle en régime continu
6.2.4 Considérations à iso-C L
On rappelle que le tremblement est considéré comme une limite à ne pas dépasser pour ne pas fatiguer la structure de l’aile, ne pas détériorer le confort des passagers et la manœu- vrabilité de l’avion. Pour un avionneur, la mise en place d’un contrôle a donc pour objectif de reculer l’entrée en tremblement en terme de portance afin de retarder ces effets néfastes. Par conséquent, de manière à mieux appréhender l’effet de l’actionneur dans ce contexte, nous allons raisonner ici en effectuant une analyse à iso-portance. Le tableau 6.10 présente les incidences d’obtention d’un coefficient de portance de 0.9 pour les différents Cμ.
Cμ(%) 0 0.05 0.2 0.4
α (◦) 2.5 2.07 1.19 0.44
Tableau 6.10: Incidence d’obtention de CL= 0.9 pour les différents coefficients de soufflage
6.2.4.1 Caractérisation du champ autour du profil 6.2.4.1.1 Champ moyen
Les profils de vitesse longitudinale sont donnés à la figure 6.27. L’effet du soufflage sur l’intrados est similaire à celui observé à iso-α. En xc = 0.28 et xc = 0.45, la diminution de la vitesse longitudinale est en accord avec la diminution de la portance. Les profils de vitesse à la position x = 0.6 indiquent que le JBFI provoque le déplacement du choc vers le bord de
fuite pour les cas Cμ= 0.2% et 0.4%. Aux deux dernières positions extrados, l’augmentation du Cμ provoque une augmentation de la vitesse longitudinale induite par un affaiblissement de l’intensité du choc. Comme pour un bord de fuite épais cambré, on note sur la partie arrière extrados une diminution de la hauteur de la couche limite.
Le tracé des champs de Mach (figure 6.28) illustre l’effet global de l’actionneur à iso-CL. Dans le cas manipulé on observe la diminution de l’intensité du choc qui s’accompagne d’un recul de la position du choc.
En résumé, on remarque que le gain de portance produit avec le JBFI à iso-α permet de réduire l’incidence du profil pour obtenir une portance équivalente au cas naturel. En consé- quence, la diminution de la vitesse longitudinale sur l’extrados provoque une atténuation de l’intensité de l’onde de choc. La couche limite est alors moins perturbée par le gradient de pression adverse et donc le tremblement se produit pour une portance plus élevée. Le tremblement est ainsi retardé en portance.
Figure 6.27: Comparaison des profils de vitesse avec et sans contrôle en proche paroi -
a) b)
Figure 6.28: Isocontours de champ de Mach - a) Cμ = 0% - b) Cμ = 0.4% - M∞ = 0.73,
Rec= 3.106 et CL= 0.9
6.2.4.1.2 Champ turbulent
Les tensions longitudinales uv du champ proche paroi sont données à la figure 6.29. On constate dans la zone amont de l’aile xc 0.45, que les fluctuations de vitesse sont peu alté- rées par le jet manipulateur. On peut relier le cisaillement turbulent au gradient de pression longitudinal. En effet, en dehors de la région de très proche paroi, la contrainte turbulente est très supérieure à la contrainte visqueuse. De plus, dans la sous-couche les termes d’iner- tie peuvent être négligés. En conséquence, la contrainte turbulente est directement liée au gradient de pression longitudinal par la relation : −∂u∂yv =dxdp.
Ainsi, le comportement des couches limites se développant sur l’extrados avec une aug- mentation du coefficient de soufflage est cohérent avec la présence d’un gradient de pression longitudinal d’intensité moindre (cf. figure 6.32). De fait, la valeur maximum de la tension de Reynolds −uv est plus importante dans le cas naturel qu’en présence de l’actionneur. À l’intrados, la hiérarchie des tensions croisées en fonction du soufflage s’inverse avec le gradient de pression. En effet, l’augmentation du coefficient de soufflage conduit à une aug- mentation des tensions de cisaillement en accord avec l’augmentation du gradient de pression.
6.2.4.2 Effet sur le sillage
La figure 6.30 présente les profils de vitesse longitudinale dans le sillage du profil. On remarque que l’augmentation du débit d’injection augmente le gradient de vitesse extérieure entre l’intrados et l’extrados. Le JBFI amplifie la dissymétrie du profil de vitesse. Le déficit de vitesse Us introduit au § 6.2.2.3 est légèrement plus important dans le cas naturel. L’ac- tion du jet diminue l’intensité de l’onde de choc et donc augmente la vitesse sur l’extrados (cf. § 6.2.4.1), ce qui provoque une réduction du déficit de vitesse dans le sillage. La réduction de l’effet de sillage s’atténue pour Cμ = 0.4% probablement due au un niveau de soufflage important qui a pour effet de réduire fortement la vitesse de l’écoulement intrados. L’évo-
Figure 6.29: Profils de tensions de Reynolds croisées −uv avec et sans contrôle dans le champ autour du profil - M∞= 0.73, Rec= 3.106 et CL= 0.9
lution longitudinale du minimum de vitesse en fonction du soufflage (figure 6.31.a) indique une augmentation de l’intensité du décollement et l’éloignement du lieu de minima. Du fait de l’élargissement du sillage, on remarque que le taux d’évasement augmente avec le débit de soufflage, ainsi l’actionneur augmente la diffusion normale (Coustols et al. [42]). De plus, on constate que le contrôle pneumatique apporte un effet de déviation du sillage vers l’intrados qui est souligné par la figure 6.31.b. Ceci indique que le JBFI augmente la cambrure réelle du profil.
Figure 6.30: Comparaison des profils de vitesse avec et sans contrôle dans le sillage -
M∞= 0.73, Rec= 3.106 et CL= 0.9
6.2.4.3 Efforts appliqués sur l’aile
La figure 6.32.a présente la répartition du coefficient de pression à CL = 0.9. Pour une portance fixée, l’effet de l’actionneur de bord de fuite est de diminuer l’angle d’incidence par rapport au cas naturel. Cette diminution de l’incidence est mise en évidence par une réduc- tion du plateau supersonique. Le JBFI entraîne un affaiblissement de l’intensité de l’onde de choc d’autant plus important que le débit d’injection est élevé. De plus, on observe une
a) b)
Figure 6.31: a) Évolution du minimum de vitesse Umin - b) Évolution de la position du minimum de vitesse ymin - M∞= 0.73, Rec= 3.106 et CL= 0.9
augmentation de la charge arrière. La modification de la répartition de pression a pour consé- quence la réduction de la traînée d’onde. La diminution du gradient de pression positif sur l’extrados a pour effet de retarder le décollement de la couche limite extrados (figure 6.32.b). Par conséquent, le décollement plus tardif de la couche limite repousse la portance d’entrée en tremblement.
a) b)
Figure 6.32: Comparaisons des grandeurs de paroi à iso-CL= 0.9 - a) Coefficient de pression - b) Coefficient de frottement - M∞= 0.73, Rec= 3.106 et CL= 0.9